《三思·科学》电子杂志
第二期，2001年8月1日

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剥开香蕉的秘密
妥协与希望
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[陶世龙]人人都需要重新认知地球
[柯南]温室的昨天、今天和明天
　——IPCC关于全球变暖的报告
[九歌]行为生物学常识(连载)
　　二、行为的生理机制(下)
　　三、行为的遗传和发育
[清人]伟大的相对论(连载)
　　四、相对论的实践与检验
　　五、相对论的基础及推导(上)
　　五、相对论的基础及推导(下)
[陶世龙]水怪不怪

译述
《新科学家》：22世纪环境回顾
　　１、全球变暖篇
　　２、污染篇
　　３、人口篇
《自然》：科学的一致，还是政治
　　的一致？
《科学》：量子物理百年回顾

观点
[华华]战场硝烟弥漫
[逍遥]也谈科学宿命论
　　　——自由意志的难题

历史
[刘华杰]理性的彷徨(连载)
　　四、策尔纳
　　五、里歇
　　六、普索夫和塔格
[异调]ENIGMA的兴亡（一）
[碧声]我要去那遥远的非洲

书评
[柯南]说出你的秘密
　　——读《密码传奇——从军事
　　隐语到电子芯片》

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三思言论集
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　　　　　　22世纪环境回顾

　　　　　碧声译自Newscientist, 2001.04.22


　　　　　　　　　二、污染篇

　　　　　　　　 Fred Pearce


在2050年时，这颗行星还不是这样糟糕的。在亚洲最后的氟利昂工厂
关闭之后，臭氧层迅速愈合。由于在全球种植“碳沉降”森林网以吸
收二氧化碳，气候变暖的趋势也得到了一定的缓解。亚洲人接受了西
方的计划生育习惯，全球人口危机终于并没有出现。

不错，亚洲人也接受了西方人开汽车的习惯，烟雾在北半球温暖的温
室空气里稳定地弥漫开来。不过这是人们早已料到的事，因此并未引
起多大注意。

当时的口号是财富。在印度的高速公路上，神牛让路给赛车。事实上，
当布什家的第三代入主白宫——在乔治·布什和他的哥哥杰布长达16
年的统治之后——时，在2050年，整个世界开始变得跟得克萨斯一样
了。

然后它到来了——所有人都未预料到过的末日环境大决战。发出警告
的气象学家Bob Zimmerman评论说： “在有污染之前便开始从大气中
清除污染的小分子——行星的清洁工——没有出场。”

故事从俄勒冈开始， 那是Zimmerman和他的同事们工作了几十年的地
方，他们吸取太平洋的空气，从中寻找污染大气的新型化合物。但这
一次令他们担忧的，不是他们所找到的东西，而是所没有找到的东西。
羟基原子团，非常活跃、能够氧化大多数普通污染物的分子，消失了。

起初这很难断定。单个的羟基由一个氢原子和一个氧原子组成，悬浮
时间不会超过一秒，而且其数量本来就不多。它以前的浓度大概是万
亿分之一，所占比例比胡夫大金字塔那么大体积的气体中的一点点儿
还要少。

但季节变迁中，太平洋到俄勒冈的空气里，羟基越来越少，而污染物
越来越多。“没有羟基，大气中就没有什么东西可以清除亚洲的工厂
和汽车排出的污染物，” Zimmerman说。羟基是大气的清洁剂，它能
使污染物氧化，使其能溶于水，从而被雨水带走、消失。北半球的烟
雾每一个月都更重一些。人类文明正被未曾消化的污染所吞没。

在2050年以前，除了一小群大气化学家之外，极少有人知道羟基。但
是突然之间，这个难懂的词汇开始妇孺皆知。起初，新任总统布什在
念这个词总有点结巴：“羟……羟基？”但随着烟雾日趋严重，他提
出了那个大问题：“该死的，这些羟基究竟都上哪儿去了？”

科学家没能立即给出回答。他们正在发慌，就像20世纪80年代因为发
现了臭氧层空洞而发慌那样，没有任何人预见到后来被称为“羟基大
破坏”的事件。

在20世纪80年代就有人对羟基的问题表示过担忧，当时美国宇航局设
于弗吉尼亚州Hampton的Langley研究中心的Joel Levine发现，在1950至
1985年间，大气中的羟基含量下降了25%。 但没人多加注意，因为测
量这玩艺儿的含量实在太困难了。在世纪之交那多如牛毛的大气化学
研究里，它几乎不见踪影。不错，研究人员预见过，大气污染将越来
越普遍。2001年，联合国政府间气候变化小组警告说，在半个世纪内，
甲烷的排放量可能上升50%， 而烟雾化学物质例如一氧化碳、氮氧化
物和臭氧的浓度，可能增加一倍或两倍。事实证明果然如此。

他们还预见到，在2100年前，羟基含量会下降20%， 原因是大气面对
那如潮水般涌来的污染只能提供有限的氧化物。IPCC的报告甚至还简
要地考虑了“未来的（污染物）排放量可能超过对流层氧化能力的可
能性”。但这只是一份数千页的报告中的一句话。没有几个人读到它。

无论如何，担忧中的羟基减少并没有在那时出现。甚至与此相反，在
20世纪快结束的时候，羟基含量甚至还增加了，以比以前快一倍的速
度洗刷着污染物。羟基原子团主要被甲烷、二氧化碳和氮氧化物消耗，
后者在与羟基相遇的过程中解体。感谢羟基的这额外一击，甲烷在大
气中生存的典型寿命由12年降到10年。美国大气中消耗羟基的主要污
染物一氧化碳的浓度在80年代末到90年代中之间下降了超过1/5。科学
家简单地把这一现象称为“新空气”（译注：此语双关，原文为breath
of fresh air，在英语习惯用法里也指“带来新气象的人”）的奇迹，而
并没有给出合理的解释。到2050年，当然，他们的后继者对前人就这
样错失了解羟基化学的机会非常不满。

然后，在互联网上找到了一份1993年的文件，它是美国政府的国家大
气研究中心（科罗拉多州Boulder）的Sasha Madronich提出的。他警告
说，羟基化学里隐含着导致失控反应的因素，可能使大气是羟基含量
崩溃性地下降。他说，如果大气不得不吸收更多的污染物，羟基就可
能减少，反过来降低污染物被清除的速度，导致更多污染物堆积。他
的模型研究表明，“超出某一极限值，羟基将灾难性地减少”。他认
为，对这一正反馈过程的研究，应当是“对流层化学中的主要问题”。

或许有点希望。英国《新科学家》杂志在2001年 4 月份的一份补充材
料里，根据羟基大破坏描述了一种设想中的晦暗前景。Madronich对这
本杂志说，“在严重污染之下，大气化学开始变得混乱无序，极端难
以预测。”他说，越来越多证据表明，许多城市地区的污染已经足够
严重，使得羟基水平受到抑制。他给出了一个严厉警告：“如果将来
大气大面积污染，达到目前雅典和墨西哥城的程度，我们就可以预见
到全球水平上的羟基崩溃。”

科学家忽视羟基的一个原因是它的表现太令人难以捉摸。1999年，德
国马克斯－普朗克化学研究所的Paul Crutzen报告说，在海洋上，船舶
排放的氮氧化物实际上增加了羟基的产生量，在主要航道上，羟基浓
度大概是背景浓度的 5 倍。然而人们没有多加注意的是，这一效应仅
在非常清洁的空气里产生。在污染严重的区域，氮氧化物会极高的速
度消耗羟基。

使羟基不受重视最重要因素，是消耗掉大气中一半羟基的一氧化碳看
上去明显并无害处。一氧化碳通常由森林大火和燃烧化石燃料产生，
一直是污染物中的灰姑娘。它在大气中的存在似乎并不造成什么困扰，
即便它的浓度从1800年到2000年间增加了 2 倍、并且在继续增长。它
在大气中并不长命，不造成酸雨，也不导致全球变暖，几乎就是根本
不在任何重大环境事件中出场。

直到2050年羟基含量灾难性的下降。突然间整个世界变得像一个洗碗
池，堆满了油腻的盘子。洗涤剂没有了，油脂就凝结在盘子上。

在21世纪50年代，烟雾污染迅速地严重起来。中国飘来的二氧化硫停
留在日本上空，拒绝变成酸雨。南太平洋诸岛不时地淹没在菲律宾来
的烟雾之中。哮喘成为全世界30岁以下的人口最大杀手。西伯利亚的
麦田——这大概是全球变暖带来的最大好处之一——憔悴荒芜，使俄
罗斯发生饥荒。DDT仍被用来对付疟蚊，其不断积累造成大西洋和北
冰洋鲸鱼大规模死亡。

新成立的世界环境组织轻率地用激光来制造羟基，这一主意起先由日
本公司 Ebara 在1990年代发起。但它虽在实验室中成功，却对更大范
围的大气没什么用处。2058年，布什四世总统接受了科学家关于氮氧
化物是最容易减少的污染物的意见。随着美国的汽车制造商终于准备
好了大规模生产燃料电池汽车，布什实施了巨大努力来减少汽车的氮
氧化物排放，并警告将对任何不照此办理的国家采取经济孤立——甚
至更严厉的手段。

但这没起多大作用。布什的建议者们应当更仔细地读一读Mardronich
于1993年发表的论文。文章警告，一旦超过羟基水平崩溃的极限，减
少氮氧化物排放量并不会使羟基含量回升。仅仅回到极限以下是不够
的，要挽救大气，必须下更猛的药。

2060年，看上去结局已经临近了。在热带种植的大面积碳沉降森林开
始死亡。自从20世纪80年代苏联的工厂排放的含硫烟雾使欧洲中部森
林死亡以来，林业工作者从没看见过这样的事。这一回，污染穿越数
千公里，杀死的树木比上次多几百倍。污染来自四面八方，没有什么
东西能把它们从本地的大气中驱除。遍及整个星球的污染，开始显露
它的影响。

死亡、腐烂的森林释放出大量的温室气体，加速全球变暖。然后，在
一次厄尔尼诺带来的大干旱之后，被晒干的树木残骸开始燃烧。2062
年，热带地区数以百万计的人逃离家园，奔向西方，燃烧的森林产生
的浓烟紧随其后。当炮舰对准难民船时，世界大战一触即发。

然后科学家作出了最令人意外的发现。那时，大多数人都已经接受了
Madronich关于羟基损失与大气危机的理论。但有一些人疑心存在其它
因素。在21世纪40年代，大气里发生的最大变化究竟是什么？究竟是
什么导致羟基的彻底崩溃？

答案最终来自一本科普杂志关于环境走势的偶然图表排列。一名读者
指出，羟基的下降时间表与臭氧层随着最后一批长命的氟利昂终于消
失而愈合的时间表恰好吻合。真相大白：看起来，正是这成功的“补
天”，引发了羟基大破坏。

这全要归咎于紫外辐射。正如任何一个20世纪末的小学生都能解释的，
臭氧层能够保护地球免遭紫外辐射。但我们也需要紫外线来触发那创
造羟基的反应。臭氧层变薄有一个被忽视的好处，就是它允许更多紫
外线透过，在大气中产生羟基来减弱污染。就像几个科学家在那时候
指出过的，这或许能够解释20世纪90年代行星清洁系统那显而易见的
复兴——所谓的“新空气”事件。

但最后结果是，一旦臭氧层在2040年愈合，紫外辐射下降，大气中的
羟基产生过程便崩溃了。新空气消失，羟基产生量下降，意味着大气
自我清洁的过程变得更困难。Madronich那羟基的灾难性崩溃与污染的
灾难性上升过程开始了。

自21世纪70年代以来，城市穹顶逐渐开始遮蔽我们。你们从未走出穹
顶之外的人们，要知道这正是我们地球的大气里所发生过的事实。

我无需提醒你们那夺去10亿人生命的战乱与疾病，以及这使我们的环
境可以栖居的庞大空调穹顶的安全性。也无需提醒你们那还有更多人、
数以十亿计的的人，正在那恶臭的外部大气中居住着。在那里，预期
寿命最长为30岁。土地暴露在大气那永远无法再中和的化学沉降物中，
他们必须吃那土地上生长出来的食物。

不久，正在同温层喷洒氟利昂的飞行船队，将毁掉臭氧层，使更多紫
外线透进来，增加大气中羟基的产量。不久，我们地球上的技术力量
将把污染减少到工业化时代以前的水平，科学家告诉我们说这是使那
珍贵的分子继续起作用的必要条件。以后，我们或许会在防晒物品的
保护下，大胆地重新走回空气中去。

资料：

如果全球汽车数量以目前速度增加，到2025年将超过10亿辆。目前机
动车每年排出9亿吨二氧化碳，占到人类排放总量的15%。更多的汽车，
即意味着更严重的全球变暖。

也是在2025年，2/3的人将居住在城市里，交通堵塞和污染将成为大多
数人生活中的问题。其中最糟糕的将是亚洲的庞大城市。北京、上海、
加尔各答届时将达到2000万人之多，孟买更将达到2500万。

乡间生活也未见得好多少。亚洲的酸雨将更严重，毁掉森林和越冬农
作物。情况最糟糕的地区将是泰国、中国东南沿海、印度东北部、朝
鲜，那里的经济增长靠消耗富含硫的化石燃料来支持。

工业化国家减少了二氧化硫排放。也减少了破坏同温层臭氧的氟利昂
和哈龙（溴氟烃）的产量。但臭氧层还远未到达安全程度。根据蒙特
利尔议定书，发展中国家减少产量的期限为2010年。而且氟利昂的黑
市依然存在，巴西、印度、墨西哥和中国的哈龙产量还在增加。

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